Android的线程和线程池

线程分为主线程和子线程，主线程主要处理和界面相关的事情，而子线程则往往用于执行耗时操作。

AsyncTask封装了线程池和Handler，它主要是为了方便开发者在子线程中更新UI。HandlerThread是一种具有消息循环的线程，在它的内部可以使用Handler。IntentService是一个服务，系统对其进行了封装使其可以更方便的执行后台任务，IntentService内部采用HandlerThread来执行任务，当任务执行完毕后IntentService会自动退出。从任务执行的角度来看，IntentService的作用很像一个后台进程，但是IntentService是一种服务，它不容易被系统杀死从而可以尽量保证任务的执行。

AsyncTask

AsyncTask是一种轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新UI。AsyncTask封装了Thread和Handler，但是并不是和进行特别耗时的后台任务。对于特别耗时的后台任务，推荐使用线程池。

AsyncTask是一个抽象的泛型类，它提供了Params、Progress和Resul这三个泛型参数，其中Params表示参数的类型，Progress表示后台任务的执行进度的类型，而Result则表示后台任务的返回结果的类型，如果AsyncTask缺失不需要传递具体的参数，那么这三个泛型参数都可以使用Void来代替。AsyncTask的声明如下。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

AsyncTask提供了4个核心方法：

1. onPreExecute()，在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，用于做准备工作。

2. doInBackground(Params... params)，在线程池中执行，此方法用于执行异步任务，params参数表示异步任务的输入参数。在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务的进度，publishProgress方法会调用onProgressUpdate方法。另外此方法需要返回计算结果给onPostExecute方法。

3. onProgressUpdate(Progress... values)，在主线程中执行，当后台任务的执行进度发生改变时此方法会被调用。

4. onPostExecute(Result result)，在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用，其中result参数是后台任务的返回值，即doInBackground的返回值。

上面这几个方法，onPreExecute先执行，接着是doInBackground，最后是onPostExecute。除此之外还提供了onCancelled()方法，同样也是在主线程中调用，当异步任务被取消时，onCancelled()方法会被调用，此时onPostExecute不会被调用。

public void onClick(View v) {    new DownloadImageTask().execute("http://example.com/image.png");
}private class DownloadImageTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {
    /** The system calls this to perform work in a worker thread and
      * delivers it the parameters given to AsyncTask.execute() */
    protected Bitmap doInBackground(String... urls) {        return loadImageFromNetwork(urls[0]);
    }    /** The system calls this to perform work in the UI thread and delivers
      * the result from doInBackground() */
    protected void onPostExecute(Bitmap result) {
        mImageView.setImageBitmap(result);
    }
}

AsyncTask在具体的使用过程中有如下需要注意的地方：

1. AsyncTask的类必须在主线程中加载。

2. AsyncTask的对象必须在主线程中创建。

3. execute方法不惜在UI线程调用。

4. 不要在程序中直接调用onPreExecute()、onPostExecute()、doInBackground 和 onProgressUpdate方法。

5. 一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常。

6. 在Android1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，Android1.6的时候AsyncTask开始采用线程池处理并行任务，在Android3.0开始，为了避免AsyncTask所带来的并发错误，AsyncTask又采用一个线程来串行执行任务，但可以通过AsyncTask的executeOnExecutor方法来并行的执行任务。

官网上关于AsyncTask的说明

HandlerThread

HandlerThread继承了Thread，它是一种可以使用Handler的Thread，它的实现是在run方法中通过Looper.prepare()来创建消息队列，并通过Looper.loop()来开启消息循环，这样在实际的使用中就允许在HandlerThread中创建Handler了。HandlerThread的run方法如下：

    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }

从HandlerThread的实现来看，它和普通的Thread有显著的不同之处。普通Thread主要用于在run方法中执行一个耗时任务，而HandlerThread在内部创建了消息队列，外界需要通过Handler的消息方式来通知HandlerThread执行一个具体的任务。由于HandlerThread的run方法是一个无限循环（loop是一个无限循环，run里面调用了Looper.loop()，所以run也是无限循环），因此当明确不需要再使用HandlerThread时，可以通过quit或者quitSafely方法来终止线程的执行。

官网上关于HandlerThread的说明

IntentService

IntentService是一种特殊的Service，它继承了Service并且它是一个抽象类，因此必须创建它的子类才能使用IntentService。IntentService可用于执行后台耗时的任务，当任务执行后它会自动停止，同时由于IntentService是服务，优先级比单纯的线程要高很多，所以更适合执行一些高优先级的后台任务。在实现上，IntentService封装了HandlerThread和Handler，可以从onCreate方法中看出，如下：

    @Override
    public void onCreate() {        // TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock
        // during processing, and to have a static startService(Context, Intent)
        // method that would launch the service & hand off a wakelock.

        super.onCreate();
        HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
        thread.start();

        mServiceLooper = thread.getLooper();
        mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
    }

当IntentService被第一次启动时，它的onCreate方法会被调用，onCreate方法会创建一个HandlerThread，然后使用它的Looper来构造一个Handler对象mServiceHandler，这样通过mServiceHandler发送的消息最终都会在HandlerThread中执行。IntentService是顺序执行后台任务的。在Android8.0及以上版本，建议使用JobIntentService。
官网上关于IntentService的说明

Android中的线程池

线程池的优点：

1. 重用线程池中的线程，避免弦音线程的创建和销毁所带来的性能开销。

2. 能有效控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的阻塞现象。

3. 能过对线程进行简单的管理，并提供定时执行以及指定间隔循环执行等功能。

Android中的线程池的概念来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor。 ThreadPoolExecutor提供了一系列参数来配置线程池，通过不同的参数可以创建不同的线程池，从线程池的功能特性来说，Android的线程池主要分为4类，这4类线程池可以通过Executors所提供的工厂方法来得到。

ThreadPoolExecutor是线程池的真正实现，它的构造方法提供了一系列参数来配置线程池。它提供了4个构造方法，以下面这个来说明各个参数的含义。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                              int maximumPoolSize,                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory)

corePoolSize 线程池的核心线程数，默认情况下，核心线程会在线程池中一直存活，即使它们处于闲置状态。

maximumPoolSize线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。

keepAliveTime非核心线程闲置时的超时时长，超过这个时长，非核心线程就会被回收。当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true时，keepAliveTime同样会作用于核心线程。

unit用于指定keepAliveTime参数的时间单位，是一个枚举，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTE等。

workQueue线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runable对象会存储在这个参数中。

threadFactory线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能。ThreadFactory是一个接口，它只有一个方法：Thread newThread(Runable r)。

ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循如下规则：

1. 如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，那么会直接启动一个核心线程来执行任务。

2. 如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行。

3. 如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往死由于任务队列已满，这个时候如果线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动给一个非核心线程来执行任务。

4. 如果步骤3中线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行任务，ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。

官网上关于ThreadPoolExecutor的说明

常见的线程池

Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池，都直接或者间接的通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性。

FixedThreadPool 通过Executors的newFixedThredPool方法来创建。它是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，它们并不会被回收，除非线程池被关闭了。当所有的线程都处于活动状态时，新任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程不会被回收，这意味着它能够更加快速的响应外界的请求。

    /**
     * Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads
     * operating off a shared unbounded queue.  At any point, at most
     * {@code nThreads} threads will be active processing tasks.
     * If additional tasks are submitted when all threads are active,
     * they will wait in the queue until a thread is available.
     * If any thread terminates due to a failure during execution
     * prior to shutdown, a new one will take its place if needed to
     * execute subsequent tasks.  The threads in the pool will exist
     * until it is explicitly {@link ExecutorService#shutdown shutdown}.
     *
     * @param nThreads the number of threads in the pool
     * @return the newly created thread pool
     * @throws IllegalArgumentException if {@code nThreads <= 0}
     */
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程没有超时机制，另外任务队列也没有大小限制。

CachedThreadPool通过Executors的newCachedThreadPool方法来创建。它是一种线程数量不定的线程池，它只有非核心线程，并且其最大线程数为Integer.MAX_VALUE。由于
Integer.MAX_VALUE是一个很大的数，实际上就相当于最大线程数可以任意大。当线程池中的线程都处于活动状态时，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则就会利用空闲的线程来处理新任务。线程池中的空闲线程都有超时机制，这个超时时长为60秒，超过60秒限制线程就会被回收，CachedThreadPool的任务队列相当于一个空集合，这将导致任何任务都会被立即执行，因为在这种场景下SyncchornousQueue是无法插入任务的。比较适合执行大量的耗时较少的任务。当整个线程池都处于闲置状态时，线程池中的线程都会超时而被停职，这个时候CachedThreadPool之中实际上是没有任何线程的，它几乎是不占任何系统资源的。

    /**
     * Creates a thread pool that creates new threads as needed, but
     * will reuse previously constructed threads when they are
     * available.  These pools will typically improve the performance
     * of programs that execute many short-lived asynchronous tasks.
     * Calls to {@code execute} will reuse previously constructed
     * threads if available. If no existing thread is available, a new
     * thread will be created and added to the pool. Threads that have
     * not been used for sixty seconds are terminated and removed from
     * the cache. Thus, a pool that remains idle for long enough will
     * not consume any resources. Note that pools with similar
     * properties but different details (for example, timeout parameters)
     * may be created using {@link ThreadPoolExecutor} constructors.
     *
     * @return the newly created thread pool
     */
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,                                      60L, TimeUnit.SECONDS,                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

ScheduledThreadPool通过Executors的newScheduledThreadPool方法来创建。它的核心线程数量是固定的，而非核心线程数是没有限制的，并且当非核心线程闲置时会被立即回收。ScheduledThreadPool这类线程池主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。

    /**
     * Creates a thread pool that can schedule commands to run after a
     * given delay, or to execute periodically.
     * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool,
     * even if they are idle
     * @return a newly created scheduled thread pool
     * @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0}
     */
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }    
    private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L;    /**
     * Creates a new {@code ScheduledThreadPoolExecutor} with the
     * given core pool size.
     *
     * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
     *        if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
     * @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0}
     */
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,              new DelayedWorkQueue());
    }

SingleThreadPool通过Executors的newSignleThreadExecutor方法来创建。这类线程池内部只有一个核心线程，它确保所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。SingleThreadPool的意义在于统一所有的外界任务到一个线程中，这使得在这些任务之间不需要处理线程同步的问题。

   /**
     * Creates an Executor that uses a single worker thread operating
     * off an unbounded queue. (Note however that if this single
     * thread terminates due to a failure during execution prior to
     * shutdown, a new one will take its place if needed to execute
     * subsequent tasks.)  Tasks are guaranteed to execute
     * sequentially, and no more than one task will be active at any
     * given time. Unlike the otherwise equivalent
     * {@code newFixedThreadPool(1)} the returned executor is
     * guaranteed not to be reconfigurable to use additional threads.
     *
     * @return the newly created single-threaded Executor
     */
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

作者：Tom_Ji
链接：https://www.jianshu.com/p/b2610e9592f0